多孔堇青石蜂窝陶瓷
当前，多孔陶瓷种类繁多，但国内外对多孔陶瓷的分类并无固定规范，以下介绍几种常见的分类方式[2]：①按孔径大小分类，微孔陶瓷（孔径大小＜2nm），介孔陶瓷（孔径大小在2nm～50nm范围内），宏孔陶瓷（孔径大小＞50nm；细孔径陶瓷(～nm)、小孔径陶瓷(～nm)、中孔径陶瓷(～nm)、大孔径陶瓷(～nm)、粗孔径陶瓷(～nm)）。②按材质不同分类（多孔陶瓷一般由骨料、粘接剂及造孔剂三部分构成，其中骨料比重可占到50%～95%之间，因此多孔陶瓷按照材质分类实质是按照骨料的不同进行划分），高硅质硅酸盐基多孔陶瓷，铝硅酸盐基多孔陶瓷，精陶制基多孔陶瓷，硅藻土基多孔陶瓷，纯碳质多孔陶瓷，刚玉和金沙石基多孔陶瓷，堇青石、钛酸铝基多孔陶瓷，工业废料、尾矿、二氧化硅玻璃或普通玻璃基多孔陶瓷。③按照孔的形态结构分类，开气孔型多孔陶瓷，闭气孔型多孔陶瓷，贯通气孔型多孔陶瓷。多孔陶瓷的制备方法有[2,3]：溶胶—凝胶法：溶胶-凝胶方法可以制备纳米级的微孔陶瓷，它是利用凝胶化过程中胶体粒子的堆积以及凝胶处理、热处理过程中留下小气孔，形成可控的多孔材料。基本过程是将金属醇盐溶于低级醇中，缓慢地滴入水进行水解反应，得到相应金属氧化物的溶胶，调节该溶胶的pH值，纳米级的金属氧化物颗粒就会产生聚集。溶胶-凝胶法主要用来制备微孔陶瓷材料，特别是微孔陶瓷薄膜。该工艺制得多孔陶瓷孔径分布范围极为狭窄，其孔径大小可通过溶液组成和热处理过程的调节来控制，是目前最陶瓷滤膜的主要生产工艺。有机泡沫浸渍法：有机泡沫浸渍法是用有机泡沫浸渍陶瓷浆料，干燥后烧掉有机泡沫，获得多孔陶瓷的一种方发泡工艺法。该法适于制备高气孔率、开口气孔的多孔陶瓷。挤压成型法：挤压是一种塑性变形工艺，可分为热挤压和冷挤压。一般是在压力机上完成，使工件产生塑性变形，达到所需形状的一种工艺方法。其过程是将制备好的泥条通过一种预先设计好的具有蜂窝网格结构的模具挤出成形，经过烧结后就可以得到典型的多孔陶瓷。颗粒堆积法：颗粒堆积工艺是在骨料中加入相同组分的微细颗粒，利用微细颗粒易于烧结的特点，在高温下液化，从而使骨料连接起来。骨料粒径越大，形成的多孔陶瓷平均孔径就越大，并呈线性关系。骨料颗粒尺寸越均匀，产生的气孔分布也越均匀，孔径分布也越小。另外，添加剂的含量和种类，以及烧成温度对微孔体的分布和孔径大小也有直接关系。这种工艺主要优点在于工艺简单，制备强度高;不足之处在于气孔率低。凝胶注模法：凝胶注模工艺过程是一个原位成型过程，主要利用有机单体或少量添加剂的化学反应原位凝固成型，获得具有良好微观均匀性和一定强度的坯体，而后烧结制得成品。冷冻干燥技术：冷冻干燥技术可以制备具有复杂孔洞结构的多孔陶瓷。当陶瓷浆料冷冻凝固时，同时控制晶体冰的生长方向；在低压的条件下进行干燥处理，此时冰升华直接变成气体；再将所得的坯体进行烧结。从而得到具有内部孔洞定向排列的多孔陶瓷。通过控制起始浆料浓度和烧结时间可以控制孔的结构。由于该工艺成型过程中不使用有机物造孔剂，不产生污染，具有环境友好性，在当今可持续发展的经济环境下具有良好的应用前景。模板复制法（人造模板、天然模板）：复制模板法常被用来制备具有高体积孔隙率和开孔壁的多孔陶瓷，如图所示。较常用的模板是多孔聚合物海绵，如聚氨酯。以海绵为例，复制模板法的第一步是用陶瓷悬浮液、前驱体溶液等来浸渍模板，剩余部分通过离心、滚筒压缩等方式排出。发泡法（干法发泡、湿法发泡）：发泡工艺是向陶瓷组分中添加有机或无机化学物质，在加热处理期间形成挥发性的气体，制备出各种孔径大小和形状的泡沫陶瓷，使用该方法干燥和烧结可以制成网眼型和泡沫型两种多孔陶瓷。发泡工艺法更易控制制品的形状、成分和密度，特别适合用于闭孔陶瓷制品的生产。添加造孔剂法：通过在陶瓷配料中添加造孔剂，利用这些造孔剂在坯体中占据一定的空间，高温燃尽或挥发后在陶瓷体中留下孔隙。利用这种工艺可以制备形状复杂、气孔结构各异的多孔陶瓷制品。该工艺与普通的陶瓷相比，关键在于造孔剂的种类和选择，其次是粒径的大小。造孔剂可以分为有机和无机两类。添加造孔剂法工艺的优点在于:气孔率的大小和气孔形状可以调节;工艺简单;不足之处在于:气孔分布均匀性差，不适合制取气孔率高的制品。纳米浇注法：自蔓燃高温合成法：(Self-propatingHigh一teeratureSynthesis，sHs)方法的概念是由前苏联科学家A.G.Mazhanov在年首先提出来的，SHS的本质是一种高放热无机化学反应，其基本反应过程是:向体系提供必要能量(点火)，诱发体系局部产生化学反应，此后，这一化学反应过程在自身放出的高热量的支持下继续进行，最后将燃烧(反应)波蔓延到整个体系，从而制备出所需的陶瓷材料。一般将反应的原料混合物压成块状，在块体的一端点火引燃反应，结果形成一个以一定速度(Vp)蔓延的燃烧波，随着燃烧波的推进，原料混合物转化为产物。3D打印法：3D打印法制备多孔陶瓷材料是近年来应用较多的技术，其原理如图所示。3D打印法是使用CAD软件精确控制每一层的构造，并通过熔合各种材料(粉末和粘结剂)来打印物体。参考：
[1]罗民华.多孔陶瓷实用技术[M].多孔陶瓷实用技术,.
[2]常仕博.基于多孔空心微珠的多孔陶瓷制备及其性能研究[D];大连交通大学,.
[3]马非.重金属离子吸附材料的制备及性能研究[D];太原理工大学,.
图片来源自网络，部分参考未列入！
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